JP5862027B2 - プラズマcvd装置及び薄膜基板の製造方法 - Google Patents
プラズマcvd装置及び薄膜基板の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5862027B2 JP5862027B2 JP2011067353A JP2011067353A JP5862027B2 JP 5862027 B2 JP5862027 B2 JP 5862027B2 JP 2011067353 A JP2011067353 A JP 2011067353A JP 2011067353 A JP2011067353 A JP 2011067353A JP 5862027 B2 JP5862027 B2 JP 5862027B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cathode
- ignition
- plate
- plasma cvd
- plasma
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
そこで発明者らは鋭意検討を重ね、図8のような複数の凹部(ホロー)4を備えた陰極3と電位シールド板8を組み合わせ、プラズマを局在化させることを考えた。電位シールド板8を接地電位あるいは負電位に保つことにより、接地電極11に保持された被成膜基板上へのプラズマの流出を防ぎ、反応ガス中に含まれる高次シランを排気口6より真空容器外へ排気し、プラズマ化した原料ガス中に含まれるSiH3ラジカルを被成膜基板上に優先的に到達させる製造方法である(特許文献1)。この製造方法を用いれば、トライオード法よりも高速に高品質なアモルファスシリコン薄膜を得ることができる。
A. Matsuda et al. Solar Energy Materials & Sollar Cells 78 (2003) 3-26 Satoshi Shimizu et al. JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 101, 064911, (2007)
この問題は、陰極が大面積になると顕著になり、大面積化によるコストダウンを阻害している。
該真空容器内を減圧下に保持するための排気系と、
被成膜基板を置くための接地電極と、複数の凹部を備えた陰極と、
前記凹部に、原料ガスを供給するための原料ガス導入路と、
前記凹部から、排気系に接続された排気口へ原料ガスを排気するため、前記陰極内部に形成された排気経路と、
前記接地電極と前記陰極との間に、
前記凹部と相対向するように複数の貫通孔が形成され、電位を一定に保つことができる電位シールド板と、
前記陰極に高周波電力を印加する高周波電源とを備え、
前記電位シールド板と前記接地電極との間に、点火補助板が設置されている
プラズマCVD装置である。
被成膜基板を置くための接地電極と、複数の凹部を備えた陰極と、
前記凹部に、原料ガスを供給するための原料ガス導入路と、
前記凹部から、排気系に接続された排気口へ原料ガスを排気するため、前記陰極内部に形成された排気経路と、
前記接地電極と前記陰極との間に、
前記凹部と相対向するように複数の貫通孔が形成され、電位を一定に保つことができる電位シールド板を備えた装置を用いるプラズマCVD法において、
前記電位シールド板と、前記接地電極との間に設置された点火補助板を用いて
プラズマを点火する薄膜基板の製造方法である。
図1は本発明の第一実施の形態によるプラズマCVD装置の構成を示す概略図である。
SimH2m+1 + SiH4 → SimH2m+2 + SiH3 (mは2以上の整数)
(1)
SiH2 + SiH4 → Si2H6 (2)
SiH3 + SiH4 → SiH4 + SiH3 (3)
排気の流れに逆らい被成膜基板13の方向へ拡散した高次シランラジカルは、被成膜基板13の方向へ拡散中に親分子であるSiH4と反応し不活性な高次シランになることにより成膜には関与せず排気される(1)。SiH2ラジカルは拡散しながら高次シランへ成長していく過程で親分子であるSiH4と反応し不活性になることにより、成膜には関与せず排気される(2)。一方で親分子との反応により変化しないSiH3ラジカル(3)は基板へ到達し、選択的に成膜に寄与することにより、高品質な膜を得ることが可能になる。
点火補助板10は接地されていてもよいし、図1のように直流電源16等に接続されて任意の電位を印加してもよい。パッシェンの法則における電位は陰極3の電位と点火補助板10の電位の差となるため、印加電位を調整することで様々な成膜圧力においても良好に点火することができる。
点火補助板10と電位シールド板8の距離は変更できる方が好ましい。点火補助板10と電位シールド板8の距離は、パッシェンの法則における電極間距離となるので、この値を変えることで様々な成膜圧力においても良好に点火することができる。
点火補助板10は、点火時には陰極3と被成膜基板13の小さい方の面積の50%以上、より好ましくは75%以上を覆うことができ、かつ点火終了後は移動または変形することで陰極3と被成膜基板13の小さい方を覆う面積が、陰極3と被成膜基板13の小さい方の面積の25%以下、より好ましくは10%以下とすることができる方が好ましい。
点火する際に陰極3または被成膜基板13を覆うことで点火する際の不安定な放電による被成膜基板13へのダメージを回避することができる。図9のように点火補助板10の縁に側壁18を設けると不安定な放電が被成膜基板13上に漏れにくくなるのでより好ましい。側壁18は電位制御板10の陰極3側、接地電極11側の両方に設けても、どちらか一方に設けても構わないが、より好ましくは接地電極11側だけに設ける。点火補助板10と陰極3の間に凹凸があるとそこを起点とする異常放電が発生することがあり、それを回避するためである。陰極3または被成膜基板13を覆う面積が、両者の小さい方の面積の50%より小さくなると点火時の不安定な放電が被成膜基板13上に漏れてしまい前述の効果を十分に発揮できない場合がある。
点火終了後は、点火補助板10が陰極3または被成膜基板13を覆っていると被成膜基板13上に堆積させるべき膜が点火補助板10上に堆積してしまい成膜速度の低下を招くので、点火補助板10は陰極3または被成膜基板13を覆う面積が両者の小さい方の面積の25%以下となるように、移動または変形できる方が好ましい。
点火補助板10の移動または変形には、例えば図3〜5、10、11のような機構が考えられる。なお、これらの例に限定するものではない。図3は点火補助板10を分割して被成膜基板13上から移動させる機構である。この機構は構造が単純であるため設置やメンテナンスが容易という利点がある。また、点火補助板10を被成膜基板13上から完全に取り除くことができるので前述の成膜速度低下が最小限に抑えられる利点もある。図4は点火補助板10がブラインドのように変形する機構である。この機構は点火補助板10を移動させるスペースが不要であるため真空容器のサイズを小さくできる利点がある。図5は点火捕縄板10が引き戸のように移動変形する機構である。これは図3および図4の中間的な特徴をもつ。図10は点火補助板10が移動するのみで変形しない機構である。CVD装置の真空容器内は空間的電気的な制約があるため、構造が単純なこの機構は特に既存装置を改造して本発明を適用する場合に好適である。図11は、図10の点火補助板10の縁に側壁18をつけた構造である。空間的な制約などで点火補助板10が陰極3や被成膜基板13よりも小さい場合、側壁18があることで点火時の不安定な放電が被成膜基板13上に漏れるのを軽減することができる。
第二実施の形態によるプラズマCVD装置は、図2のように第一実施の形態のプラズマCVD装置の排気口6、反応ガス導入路7の位置を変更させたものである。第二実施の形態では、排気の流れが被成膜基板14から遠のく方向と一致しないため、第一実施の形態と比べ排気流れを利用した高次シラン無害化の効力は落ちるが、電極構造を単純にできる利点があり、既存設備を改造する際には好適である。
反応ガス供給や排気を、陰極3を通じてではなく、真空容器2の側面または下面から行っても、本発明の目的である陰極凹部へのプラズマ点火性において第一実施の形態同様の効果が得られる。
(実施例1)
[第一実施の形態]の図10に記載の構造を有し、
真空ポンプが機械式ドライポンプであり、
陰極3の接地電極11に対向する面のサイズが180mm×180mmであり
陰極3と接地電極11との間隔が45mmであり、
陰極3に直径10mm深さ40mmの凹部(ホロー)4が85個形成されており、
陰極3と電位シールド板8との間隔が1mmであり、
電位シールド板8に中心軸が陰極3上の凹部(ホロー)4と一致するように直径10mmの貫通孔9が凹部(ホロー)と同数形成されており、
陰極3と点火補助板10との間隔が30mmである装置を用いた。
点火時には被成膜基板13の面積の144%の面積を有する点火補助板10にて被成膜基板13を覆い
点火終了後には点火補助板10を側方に移動し被成膜基板13のを覆わないようにした。
高周波電源15の周波数を60MHzとし、
電位シールド板8の電位を0V(接地)とし、
点火補助板10の電位を0V(接地)とした。
原料ガスにSiH4を使い、
流量を50sccmとし、
圧力を25Paとし、
接地電極11温度を210℃とし、
電位シールド板8温度を210℃とし、
電力を40Wとする条件で点火し、その後点火補助板10を移動させてアモルファスシリコン膜を60分間成膜した。
結果、陰極3の凹部(ホロー)4のすべてにプラズマが発生し、以下に定義する膜厚分布は10%以内であった。
膜厚分布は、陰極3中央の真下に置かれた被成膜基板の中央と、その位置を原点として半径20mmの円上の90°毎の位置の合計5ヶ所の膜厚を測定して得た値から下記式により算出した。
膜厚分布(%)={(各位置の膜厚の最大値−各位置の膜厚の最小値)/
(各位置の膜厚の最大値+各位置の膜厚の最小値)}×100
(実施例2)
電力を30Wとする以外は(実施例1)と同様の装置、条件でアモルファスシリコン膜を60分間成膜したところ、陰極3の凹部(ホロー)4のうち72個だけにプラズマが発生し、膜厚分布は15%であった。
(実施例3)
陰極3と点火補助板10との間隔を18mmとする以外は(実施例1)と同様の装置、条件でアモルファスシリコン膜を60分間成膜したところ、陰極3の凹部(ホロー)4のすべてにプラズマが発生し、膜厚分布は10%以内であった。
(実施例4)
陰極3と点火補助板10との間隔を18mmとし、電力を30Wとする以外は(実施例1)と同様の装置、条件でアモルファスシリコン膜を60分間成膜したところ、陰極3の凹部(ホロー)4のすべてにプラズマが発生し、膜厚分布は10%以内であった。
(比較例1)
(実施例1)の装置から点火補助板10を取り除いて、(実施例1)と同様の条件でアモルファスシリコン膜を60分間成膜したところ、陰極3の凹部(ホロー)4のうち56個だけにプラズマが発生し、膜厚分布は21%であった。
2 真空容器
3 陰極
4 凹部
5 陰極表面
6 排気口
7 反応ガス導入路
8 電位シールド板
9 貫通孔
10 点火補助板
11 接地電極
12 基板加熱機構
13 被成膜基板
14 マッチングボックス
15 高周波電源
16 直流電源
17 メッシュ電極
18 側壁
Claims (8)
- 真空容器と、
該真空容器内を減圧下に保持するための排気系と、
被成膜基板を置くための接地電極と、複数の凹部を備えた陰極と、
前記凹部に、原料ガスを供給するための原料ガス導入路と、
前記凹部から、前記排気系に接続された排気口へ原料ガスを排気するため、前記陰極内部に形成された排気経路と、
前記接地電極と前記陰極との間に、
前記凹部と相対向するように複数の貫通孔が形成され、電位を一定に保つことができる電位シールド板と、
前記陰極に高周波電力を印加する高周波電源とを備え、
前記電位シールド板と前記接地電極との間に、点火補助板が設置されている
プラズマCVD装置。 - 前記点火補助板と前記電位シールド板との距離を変更することができるように構成されている請求項1に記載のプラズマCVD装置。
- 前記点火補助板が、
点火時に前記陰極と被成膜基板のいずれか小さい方の面積の50%以上を覆い、
点火終了後に移動または変形することで
前記面積の25%以下を覆うように構成されている
請求項1または2に記載のプラズマCVD装置。 - 被成膜基板を置くための接地電極と、複数の凹部を備えた陰極と、
前記凹部に、原料ガスを供給するための原料ガス導入路と、
前記凹部から、排気系に接続された排気口へ原料ガスを排気するため、前記陰極内部に形成された排気経路と、
前記接地電極と前記陰極との間に、
前記凹部と相対向するように複数の貫通孔が形成され、電位を一定に保つことができる電位シールド板を備えた装置を用いるプラズマCVD法において、
前記電位シールド板と、前記接地電極との間に設置された点火補助板を用いて
プラズマを点火する薄膜基板の製造方法。 - 前記点火補助板をその点火補助板平面に対して垂直方向に動かすことにより、前記点火補助板と前記陰極との間隔を変えた後点火する請求項4に記載の薄膜基板の製造方法。
- 前記点火補助板が、点火時に前記陰極と被成膜基板のいずれか小さい方の面積の50%以上を覆い、
かつ点火終了後に前記面積を25%以下として成膜を行う請求項4または5に記載の薄膜基板の製造方法。 - 前記点火補助板の縁に側壁が形成されている請求項1〜3に記載のプラズマCVD装置。
- 縁に側壁が形成された前記点火補助板を用いてプラズマを点火する請求項4〜6に記載の薄膜基板の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011067353A JP5862027B2 (ja) | 2010-03-25 | 2011-03-25 | プラズマcvd装置及び薄膜基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010069766 | 2010-03-25 | ||
JP2010069766 | 2010-03-25 | ||
JP2011067353A JP5862027B2 (ja) | 2010-03-25 | 2011-03-25 | プラズマcvd装置及び薄膜基板の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011222991A JP2011222991A (ja) | 2011-11-04 |
JP5862027B2 true JP5862027B2 (ja) | 2016-02-16 |
Family
ID=45039492
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011067353A Expired - Fee Related JP5862027B2 (ja) | 2010-03-25 | 2011-03-25 | プラズマcvd装置及び薄膜基板の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5862027B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9982343B2 (en) | 2012-12-14 | 2018-05-29 | Applied Materials, Inc. | Apparatus for providing plasma to a process chamber |
KR101568722B1 (ko) * | 2014-03-31 | 2015-11-12 | 최대규 | 플라즈마 반응기 및 이의 제어방법 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6189628A (ja) * | 1984-10-09 | 1986-05-07 | Agency Of Ind Science & Technol | プラズマcvd装置 |
JPS62111419A (ja) * | 1985-11-09 | 1987-05-22 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置の製造方法 |
JP2678286B2 (ja) * | 1988-03-24 | 1997-11-17 | 三洋電機株式会社 | 薄膜形成装置 |
JPH04297578A (ja) * | 1991-03-26 | 1992-10-21 | Shimadzu Corp | プラズマ処理装置 |
JPH05160039A (ja) * | 1991-12-02 | 1993-06-25 | Canon Inc | 半導体膜形成装置 |
JP2846534B2 (ja) * | 1992-10-08 | 1999-01-13 | キヤノン株式会社 | プラズマcvd装置とこれによる機能性堆積膜の形成方法 |
JPH07201496A (ja) * | 1993-12-29 | 1995-08-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | プラズマ発生方法及びプラズマ発生装置 |
JP2006324396A (ja) * | 2005-05-18 | 2006-11-30 | Sharp Corp | プラズマプロセス装置 |
JP4859472B2 (ja) * | 2006-02-08 | 2012-01-25 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | プラズマプロセス装置 |
JP5488051B2 (ja) * | 2009-03-23 | 2014-05-14 | 東レ株式会社 | プラズマcvd装置及びシリコン系薄膜の製造方法 |
-
2011
- 2011-03-25 JP JP2011067353A patent/JP5862027B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011222991A (ja) | 2011-11-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4859472B2 (ja) | プラズマプロセス装置 | |
US8142606B2 (en) | Apparatus for depositing a uniform silicon film and methods for manufacturing the same | |
US9243327B2 (en) | Plasma CVD device and method of manufacturing silicon thin film | |
JP6103104B2 (ja) | 成膜装置 | |
JP2011503848A (ja) | 堆積プロセス間のプラズマ処置 | |
US20130295709A1 (en) | Method for manufacturing photoelectric conversion elements | |
JP5614180B2 (ja) | プラズマcvd装置 | |
JP4119820B2 (ja) | プラズマcvd装置および光電変換装置の製造方法 | |
JP5089669B2 (ja) | 薄膜形成装置 | |
KR101147658B1 (ko) | 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 방법 | |
JP5862027B2 (ja) | プラズマcvd装置及び薄膜基板の製造方法 | |
JP5488051B2 (ja) | プラズマcvd装置及びシリコン系薄膜の製造方法 | |
KR20120016955A (ko) | 플라즈마를 이용한 기판 처리 장치 | |
WO2011099205A1 (ja) | 成膜装置 | |
JP5206478B2 (ja) | プラズマcvd装置及びシリコン系薄膜の製造方法 | |
JP2009272428A (ja) | 反射防止膜成膜方法および反射防止膜成膜装置 | |
JP4510242B2 (ja) | 薄膜形成方法 | |
JP2010073970A (ja) | 薄膜形成装置および薄膜形成方法 | |
KR101430747B1 (ko) | 플라즈마를 이용한 기판 처리 장치 | |
JP2012204730A (ja) | プラズマcvd装置及びシリコン系薄膜の製造方法 | |
JP2012142324A (ja) | プラズマ処理方法及び処理装置 | |
JP5892581B2 (ja) | プラズマプロセス装置 | |
KR101351310B1 (ko) | 기판처리장치 | |
JP2009057636A (ja) | シリコン膜の製造方法及び太陽電池の製造方法 | |
JP2011233627A (ja) | 平行平板型プラズマcvd装置を用いた基板処理方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140128 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140808 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140826 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150303 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150416 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20151201 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20151214 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5862027 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |